ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Лазерное излучение, рассеянное целью н возвратившееся к лазерному локатору из "Лазерная локация " Прежде всего следует подчеркнуть, что эти свойства определяются как характером лазерного излучения, так и особенностями цели. Для того, чтобы более рельефно выявить влияние свойств подсвечивающего лазерного излучения, вначале рассмотрим упрощенную ситуацию, когда подсвечивается неподвижный плоский объект Qo, а после этого перейдем к формулировке математической модели лазерного излучения, рассеянного объемной целью, совершающей сложное движение. [c.22] Конкретное значение Pq определяется в результате проведения соответствующих энергетических расчетов и зависит от целого ряда параметров (мощности лазерного излучения, дальности до цели, поглощения и рассеяния в среде распространения и т. д.). [c.22] Заметим, что Mq совпадает с числом элементов разрешения, которое обеспечивается идеальной прие мной оптической системой (т. е. реализующей дифракционный предел) при отсутствии каких-либо посторонних искажений (рис. 1.1). [c.26] Все проведенные ранее исследования базировались на формулах (1.2.1) и (1.2.2). Строго говоря, эти формулы в том смысле, как они интерпретировались ранее, верны в предположении, что рассеянное целью поле непосредственно около этой цели можно записать в виде произведения упавшей на нее электромагнитной волны и некоторой детерминированной достаточно гладкой функции (коэффициента отражения). Однако подобное предположение справедливо далеко невсегда. [c.26] Дело в том, что при дифракции электромагнитных волн проявляются всяческие искривления поверхности вплоть до таких, которые оказываются соизмеримыми с длиной волны падающего излучения. Следовательно, для светового диапазона на процесс формирования рассеянного поля оказывают влияние любые микронеровности поверхности. Поэтому лишь в том случае, когда поверхность настолько гладкая, что подобные неровности отсутствуют, может быть введен коэффициент отражения, в который включается информация о форме объекта и-об электродинамических параметрах его материала, но который, естественно, не учитывает структуру микронеровностеи. [c.26] Большинство реальных объектов имеют такие поверхности, которые в оптическом диапазоне длин волн следует рассматривать как шероховатые. Различные микронеровности на поверхности объекта появляются, в частности, в результате технологической обработки, в процессе которой могут сказаться различные случайные эффекты (например, форма и размер крупинок шлифовального инструмента и т. п.). Поэтому при одинаковом материале поверхности и неизменной технологии ее обработки каждый раз получаются объекты, имеющие требуемую форму, но не тождественные, а лишь похожие поверхности, которые обладают одинаковыми статистическими свойствами. У каждого конкретного объекта поверхность имеет некоторую свою, характерную именно ей, картину микронеровностей. Понятно, что степень различия поверхностей у таких объектов определяется совершенством технологии. В совокупности все поверхности, получаемые при одинаковой технологической обработке, образуют единый статистический ансамбль. [c.26] Так как микроструктура поверхности для большинства реальных целей является случайной, то дифракция волн на таких целях 5 вляется самой типичной статистической задачей, решение которой должно не только установить связь между падающим и рассеянным световым излучением, но также определить статистические характеристики рассеянного излучения и установить их связь со статистическими характеристиками поверхности [9, 56]. [c.27] Наиболее ощутимые результаты, которые могут быть непосредственно применены в лазерной локации, получаются при использовании векторных формул Кирхгофа в предположении, что размеры шероховатостей поверхности имеют радиус кривизны, не превышающий длину волны излучения. Это позволяет, во-первых, устанавливать связь между компонентами падающего и рассеянного поля у поверхности цели с помощью формул Френеля, а, во-вторых, воспользоваться методом стационарной фазы при упрощении интегралов, входящих в формулы Кирхгофа. [c.27] Основным результатом такого подхода является следующий вывод рассеянное поле формируется отдельными блестящими точками, точнее их ближайшими окрестностями. При определенных условиях эти точки располагаются на поверхности случайным образом, независимо друг от друга, имеют случайные, также независимые друг от друга коэффициенты отражения и их суммарное число тоже случайно. Рассмотрим как влияют все перечисленные эффекты на процесс формирования принимаемого локационного сигнала. [c.27] Отстоит от плоскости г на некотором расстоянии g/. Однако величина g, намного меньше геометрических размеров, характеризующих область Qo, что собственно и дает право на подобную идеализацию. [c.27] Гк) на приемной апертуре формируется поле, в статистическом смысле полностью подобное тому, которое получается, когда используется описание (1.2.1), (1.2.2), но когда выполняется условие — на цель попадает большое число ярких пятен. [c.31] В точности совпадают с (1.2.22) и (1.2.24). Так как е(р) распределена по нормальному закону, то из этого следует, что статистическое описание е(р) при подобном предположении о Е(г) осталось Б полной неприкосновенности. [c.31] Основное соотношение для поля на приемной апертуре (1.2.1) естественно сохраняется, т. е. [c.32] Главное отличие (1.2.30) от (1.2.2) проявляется, конечно, не в том, что в (1.2.30) отсутствует функция k. Формально ее можно было бы выделить из функции и и ввести o)(r) таким образом, чтобы соотношения (1.2.30) и (1.2.2) полностью совпали. Главное же отличие состоит в том, что при отражении от цели с шероховатой поверхностью в независимости от статистики подсвечивающего излучения комплексная амплитуда Еа г), входящая в (1.2.30), является нормальной случайной функцией, удовлетворяющей (1.2.28). [c.32] Заметим, что (1.2.31) совпадает с (1.2.8), а для монохроматического излучения, когда 0(u)) = - 8(со —шц), (1.2.31) переходит в (1.2.24). [c.33] Остановимся на кратком анализе характеристик принимаемого сигнала в случае импульсного подсвета цели. Имеется в виду случай, когда в силу немонохроматичности излучения лазера излучаемый сигнал во времени и в пространстве представляет собой после довательность отдельных рассредоточенных импульсов, и можно говорить об изучении и приеме каждого импульса в отдельности. Наибольший интерес представляет рассмотрение импульсов излучения с пространственной протяженностью, меньшей или равной протяженности лоцируемых объектов, что соответствует длительности импульсов от единиц до сотен не. Импульсы такой длительности могут генерироваться существуюш,ими типами лазеров. При указанных длительностях зондируюш,его сигнала и частотах колебаний оптического диапазона ( 10 Гц) он является относительно узкополосным и поэтому, как и ранее, (1.1.30) может быть записан в виде произведения медленно , меняющегося амплитудного множителя на высокочастотное колебание. Такую же форму записи можно применить и для пространственного описания зондирующего сигнала в направлении цели. [c.36] На основании (1.2.47) рассчитаем статистические характеристики интенсивности принимаемого сигнала. [c.37] Функция (1.2.59) имеет сложную изрезанную форму с медленно спадающими боковыми лепестками. Формальная оценка по ней площади корреляции приводит к завышенным результатам. На основе численных расчетов установлено, что удовлетворительные Оценки My t) получаются исходя из полной площади S(t), ограниченной импульсной засветкой на поверхности цели (1.2.58). [c.39] Полученная оценка АЯ (соответствующая по частоте А(о = с//) совпадает с шириной основной части спектра идеального прямоугольного импульса и позволяет судить о том, что в самом зондирующем импульсе отсутствуют спектральные компоненты, обеспечивающие усреднение по X. [c.40] Вернуться к основной статье